objectif - Hervé Klein Microscopie

HERVE.KLEIN.MICROSCOPIE
L’OBJECTIF
Description
L’objectif est la pièce maîtresse d’un microscope.
Leurs prix varient de 1 à 20 et même plus pour des objectifs spéciaux.
Caractéristiques d’un objectif
1/ Grossissement
Sur un microscope on trouve des objectifs entre 1X et 100X parfois plus
(150-250x).
Normalement sauf dispositif intermédiaire le grossissement est la
multiplication du grossissement de l’objectif par celui de l’oculaire (sur un
microscope à l’infini, sur un microscope à 160 mm un dispositif
intermédiaire comme une épi fluorescence peut modifier le
grossissement final).
Objectif 10X, oculaire 10X = grossissement total 100X
Le grossissement total d'un microscope correspond au rapport entre
l'objet réel et son image projetée à 25 cm (image virtuelle)
2/Oculaire et champ observé
Un oculaire est défini par deux valeurs : son grossissement et son indice de champ
Le grossissement est généralement 10X, mais il existe des oculaires de grossisement plus élevé.
Cependant une règle dit que le grossissement total ne doit pas dépasser 1000 fois la valeur de
l’ouverture numérique de l’objectif. (Avec un objectif 100X/1.25 : oculaires de 12.5 X)
Indice de champ : valeur du diamètre observé en mm avec un objectif 1X
Champ observé : Il dépend de l’indice de champ de l’oculaire (10X/20) divisé par la valeur du
grossissement de l’objectif (10X) dans ce cas précis diamètre du champ observé 20mm/10 = 2 mm
3/Condenseur
Certains objectifs demandent un condenseur spécifique comme le très faible grossissement
(condenseur à lentille escamotable) ou le contraste de phase (condenseur avec anneaux de phase).
4/ Ouverture Numérique
Elle dépend d’un angle(en rouge) et de l’indice de réfraction du milieu (IR).
La formule est ON= IR x sinus alpha
IR : air = 1, eau = 1.33, huile = 1.515
Comme le sinus de 90° = 1 un objectif parfait aurait une valeur de ON = IR
4/ Pouvoir séparateur
La définition du pouvoir séparateur est le pouvoir de voir distinct deux objets proches.
Le pouvoir séparateur dépend de l’ouverture numérique de l’objectif (ON) et de la longueur d’onde
d’éclairage L
R en micron = 0.61 (L/ON)
Avec les meilleurs objectifs actuels d’ON = 1.48 pour une longueur d’onde dans les bleus de 0.55 nm
on obtient une résolution théorique latérale de 0.22 micron.
Remarque : le pouvoir séparateur dépend de l’ON de l’objectif et du condenseur.
R = 1.22 (L/ ON obj +ON cond)
Ce qui implique qu’avec un objectif à haute résolution il faut un condenseur Plan Apo chromatique à
immersion.
5/ Profondeur de champ
La profondeur de champ est la distance verticale ou la préparation est vue nette.
Pour être simple plus l’ouverture numérique est important plus la profondeur de champ diminue.
6/Luminosité
Plus un objectif à une ouverture numérique élevée plus il laisse passer de lumière.
Intensité lumineuse : O.N.4/Grossissement2
7/Correction de lamelle
Il existe deux types d’objectifs :
-Les objectifs corrigées pour lamelle de 0.17 micron (communément appelés Biologie)
-Les objectifs non corrigées pour lamelle (dit Industrie)
Pour des objectifs d’ON supérieur à 0.4 (à partir du 10X) il faut un objectif qui correspond à sa
préparation.
8/Distance de travail
C’est la distance entre la lentille frontale de l’objectif et le plan où la préparation est nette.
Concernant les objectifs à correction de lamelle on ne tiens pas compte de l’épaisseur de la lamelle.
Pour augmenter l’ouverture numérique les constructeurs ont deux possibilités : augmenter la taille de
la lentille frontale ou diminuer la distance de travail. De ce fait les objectifs à grande ouverture
numérique ont des distances de travail faible.
L’utilisation de certains supports comme des lames de comptage peuvent poser des problèmes.
9/ Construction optique
Actuellement se côtoient deux types de microscope (160 mm et infini)
Sur un microscope à 160 mm le faisceau est convergent à la sortie de l’objectif et le plan image est à
160 mm
Sur un microscope à l’infini le faisceau est parallèle à la sortie de l’objectif et la convergence ce fait au
niveau de la tête par une lentille.
Les deux optiques sont incompatibles donc il est important de bien choisir ces objectifs par rapport à
la construction de son microscope.
Optique 160 mm
Généralement tous les objectifs à 160 mm type Biologie sont compatibles suivant une norme DIN
Pas de vis de 20.32 mm
Parfocalité (distance entre le revolver et le plan net sur la préparation) de 45 mm
Optique à l’infini
Les constructeurs ont modifiés soit le pas de vis, soit la distance de parfocalité ou les deux.
Donc prudence avant d’acheter un objectif d’une autre marque que son microscope.
10/ Aberration sphérique ou Planéité
Une lentille simple projette une image non sur un plan mais sur une portion de sphère.
De ce fait les objectifs sont composés d’un empilement de lentille pour limiter les aberrations.
Un objectif est dit plan quand visuellement l’image est nette sur toute la surface.
Il est dit semi plan si l’image est nette sur 90% de la surface.
11/ Aberration chromatique
Les objectifs achromatiques ne sont pas parfaitement corrigés sur tous le spectre visible, les
Apochromatiques sont parfaitement corrigés dans le visible.
Objectif Achro Plan 100X / 1,25 Oil
Objectif Plan Néoflar 100 X / 1,30 Oil
Objectif Plan Apochromatique 100X/1,40 Oil
12/ Les gammes d’objectifs :
Les fabricants ont deux séries d’objectifs
- Les objectifs transmission corrigée pour lamelle couvre objet (0.17 mm) (biologie)
- Les objectifs réflexion non corrigée pour lamelle couvre objet (métallographie)
Les gammes d’objectifs :
Achromatique
Objectif les plus simple non parfaitement corrigé en planéité
Plan Achromatique
L’objectif de routine, achromatique et corrigé en planéité
(Attention la planéité est corrigée jusqu’à une certaine valeur d’indice de champ des oculaires)
Phase (PH)
Objectif possédant un anneau de phase gravé
A utiliser avec un condenseur phase
Polarisant (POL)
Objectif sans tension interne lors du polissage pour ne pas modifier l’angle de polarisation
Objectif à la fluorine (FL) pour la fluorescence UV
Les objectifs classiques ont une mauvaise transmission des UV.
Les objectifs FL ayant une ouverture numérique supérieure au plan achromatique seront aussi plus
lumineux (en fluorescence l’objectif est aussi le condenseur) et souvent compatible avec
l’interférentiel.
Objectif pour l'Interférentiel (DIC)
Objectif à grande ouverture numérique pour l’interférentiel, il doivent etre aussi détentionnés (Pol) .
Plan Apochromatique
Objectifs haut de gamme mais aussi les plus chères.
Objectifs spéciaux
Objectifs à longue distance de travail (LWD) ou très longue distance de travail (ULWD)
Objectif permettant de travailler soit à travers un support épais ou un échantillon non lisse.
Objectif dit Infrarouge (IR) sont nécessaires pour travailler jusqu’à 1100 nm
Il existe aussi des objectifs UV 340 nm.
Objectif Fond clair/ Fond noir (FC/FN) utiliser en réflexion à double enveloppe.
13/ Bague de correction
Certain objectifs possèdent des bagues de correction
Correction d’épaisseur de lamelle.
Modification de l’ouverture numérique.
Correction de l’indice de réfraction du milieu.
Correction de la parfocalité.
Correction de la température
14/ Marquage des Objectifs
Code couleur conventionnel de marquage des objectifs
15/ Comparaison entre 3 objectifs : Achromatique/Fluorite/Apochromatique
16/ Tableau des propriétes de différents objectifs
L’objectif universel n’existe pas, une bonne définition des besoins permet le bon choix.
HERVE KLEIN MICROSCOPIE
38 rue du 8 mai 1945 33320 EYSINES